单级蜗轮蜗杆减速器设计项目新版说明书配图汇总.doc

题目： 和面机传动设计（单级蜗轮蜗杆减速器设计）完成期限： 学习中心： 专业名称： 学生姓名： 学生学号： 指导老师：和面机传动设计一、 绪论1、和面机发展前景 中国和面机产业发展出现问题中，很多情况不容乐观，如产业结构不合理产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品显著落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在减弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力微弱、管理水平落后从什么角度分析中国和面机产业发展情况？以什么方法评价中国和面机产业发展程度？中国和面机产业发展定位和前景是什么？中国和面机产业发展和目前经济热点问题关联度怎样诸如这类，全部是和面机产业发展必需面对和处理问题中国和面机产业发展已到了岔口；中国和面机产业生产企业急需选择发展方向。 2、面机概述 用以和面机械。有真空式和面机和非真空式和面机。分为卧式、立式、单轴、双轴、半轴等。同义词：和粉机、搅拌机。和面机功效介绍：功效多样，用途广泛，能够用来： 图1.和面机 搅-搅黄油、搅奶酪、搅鲜奶、打鸡蛋等； 揉-揉面团 拌-打果汁、拌果酱、拌面、拌冰沙、拌凉菜等； 在酒店，面包房，蛋糕店，咖啡厅，酒吧，茶厅，家庭等场所全部有着广泛用途3、面机设计目标及内容要求 一本课程设计内容选择含有代表性中小型作为设计课题使学生能在较短时间内（二周）完成和面机整体设计全部过程和基础训练（1）设计内容A.数设计依据课题要求确定和面机种类用途及生产能能力来确定和面机关键部件（比如桨叶、容器、电机、冲动部分）结构形式和尺寸参数运动参数（比如桨叶转数）及动力转数（电动机功率）。B.方案设计依据和面机关键部件形式性质、及运动参数，确定整机机械传动链和传动系统图。计算并确定各级传动传动比。皮带传动、齿轮传动。蜗杆传动等传动机构参数及尺寸。确定整机结构方案图C.结构设计依据结构方案图，在正规图纸上确定传动够件和实施构件位置，然后依次进行实施构件及传动系统设计机体，操纵机构设计，密封及润滑结构设计。（2）基础要求；和面机生产能力，以每次调面粉重量为准5kg/次、10kg/次、15kg/次 机型；卧式和面机 搅拌浆形式；桨叶式、花环式、叶片式、滚笼式。 工艺要求；调和面团分别为；水面团、韧性面团、酥性面团。 （3）图样设计要求 图量；完成一号图纸一张进行和面机传动部分改善图 完成三号图纸一张，进行零件图设计 方案设计合理，必需标明每个零件尺寸相互配合性质及运动关系，必需标明全部配合尺寸，定位及总体尺寸二、力学计算1、电动机选择计算（1）选择电动机1.1电动机功率确实定1) 工作机各传动部件传动效率及总效率：查机械设计课程设计指导书表9.2可知蜗杆传动传动比为：；又依据机械设计基础表4-2可知蜗杆头数为，由表4-4可知蜗杆传动总效率为：查机械设计课程设计指导书表9.1可知各传动部件效率分别为：； ；工作机总效率为：2) 电动机功率：所以电动机所需工作效率为：1.2确定电动机转速1) 传动装置传动比确实定：查机械设计课程设计指导书书中表9.2得各级齿轮传动比以下： 理论总传动比：2) 电动机转速：卷筒轴工作转速：所以电动机转速可选范围为：依据上面所算得原动机功率和转速范围，符合这一范围同时转速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min三种。综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量及价格等原因，为使传动装置结构紧凑，决定选择同时转速为1000 r/min电动机。其关键功效表以下： 表1.电动机功效表电动机型号额定功率kW满载转速/r/min起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132M2-65.59602.02.0三、传动装置运动及动力参数计算1、各轴转速计算（1）实际总传动比及各级传动比她配： 因为是蜗杆传动，传动比全部集中在蜗杆上，其它不分配传动比。 则总传动比: 所以取（2）各轴转速： 第一轴转速： 第二轴转速：（3）各轴输入功率 第一轴功率： 第二轴功率：第三轴功率：（4）各轴输入转矩 电动机轴输出转矩： 第一轴转矩： 第二轴转矩： 第三轴转矩：将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：表2.各轴运动及动力参数轴 名功率P/kW转矩转速n/(r/min)传动比效率电机轴5.311第一轴5.2510.99第二轴4.2170.80卷筒轴4.0310.952、蜗轮蜗杆设计及其参数计算（1）传动参数蜗杆输入功率P=5.3 kW，蜗杆转速，蜗轮转速，理论传动比i=16.75，实际传动比i=17，蜗杆头数，蜗轮齿数为，蜗轮转速（2）蜗轮蜗杆材料及强度计算减速器为闭式传动，蜗杆选择材料45钢经表面淬火，齿面硬度 45 HRC,蜗轮缘选择材料ZCuSn10Pb1,砂型铸造。蜗轮材料许用接触应力，由机械设计基础表4-5可知,=180MPa.估取啮合效率： 蜗轮轴转矩： 载荷系数：载荷平稳，蜗轮转速不高，取K=1.1.计算值 = =模数及蜗杆分度圆直径由机械设计基础表4-1取标准值，分别为：模数 m=8 mm蜗杆分度圆直径 （3）计算相对滑动速度和传动效率蜗杆导程角 蜗杆分度圆圆周速度 相对活动速度 当量摩擦角 取验算啮合效率 （和初取值相近）。传动总效率 （在表4-4所列范围内）。（4）确定关键几何尺寸蜗轮分度圆直径： 中心距 （5）热平衡计算环境温度 取工作温度 取传热系数 取需要散热面积 （4）计算蜗杆传动关键尺寸表3.蜗杆传动关键尺寸蜗杆分度圆直径蜗杆齿顶圆直径 蜗杆齿根圆直径蜗 杆 导 程 角蜗 杆 齿 宽 蜗轮分度圆直径蜗轮 喉圆 直径蜗轮齿根圆直径蜗轮 外圆 直径蜗轮咽喉母圆半径蜗 轮 螺 旋 角蜗 轮 齿 宽中 心 距 所以 ，和蜗杆螺旋线方向相同3、轴设计计算及校核（1）输出轴设计1）选择轴材料及热处理考虑到减速器为一般中用途中小功率减速传动装置，轴关键传输蜗轮转矩，其传输功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常见45钢，调质处理。2）初算轴最小直径已知轴输入功率为5.25kW，转速为960 r/min.依据机械设计基础表7-4可知，C值在106118间。所以输出轴最小直径： 不过，因为轴上有1个键槽，计入键槽影响：已知输出轴输入功率为4.2kW，转速为56.5r/min，则输出轴最小直径： 因为轴上由2个键槽，故已知卷筒轴输入功率为4.03kW,转速为56.5r/min，则卷筒轴最小直径为3） 联轴器选择 载荷计算：已知蜗杆轴名义转矩为因为蜗杆减速器载荷较平稳，按转矩改变小考虑，取工作情况系数k=1.3。蜗杆轴计算转矩： 已知蜗轮轴名义转矩为; 卷筒轴计算转矩为 所以蜗轮轴计算转矩：卷筒轴计算转矩： 选择联轴器型号：查机械设计课程设计指导书表14.2可知，电动机轴直径，轴长；蜗杆轴直径。查机械设计课程设计指导书表13.1可知，蜗杆轴输入端选择LH3型弹性柱销联轴器。联轴器标识 LH3联轴器GB/T 5014公称转矩 许用转速 查机械设计课程设计指导书表13.1可知，蜗轮轴输出端选择LH4型弹性柱销联轴器。联轴器标识 LH4联轴器GB/T 5014公称转矩 许用转速 4）轴承选择及校核 初选输入轴轴承型号：据已知工作条件和输入轴轴颈，由机械设计基础附表8-5初选轴承型号为圆锥滚子轴承30208（一对），其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm。据已知工作条件和输出轴轴颈，由机械设计基础附表8-5初选轴承型号为圆锥滚子轴承30214（一对），其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm。基础额定动载荷 C=63000N计算系数 e=0.37轴向载荷系数 Y=1.6 计算蜗杆轴受力：蜗杆轴切向力，轴向力和径向力蜗杆轴： 蜗轮轴： 计算轴承内部轴向力轴承内部轴向力：计算轴承轴向载荷轴承2轴向载荷 由已知得，和方向相同，其和为 （轴承2为“压紧”端），所以轴承1轴向载荷 （轴承1为“放松”端）计算当量动载荷轴承1载荷系数 依据，由表8-8可知轴承2载荷系数 依据由表8-8可知轴承1当量动载荷 轴承2当量动载荷 所以轴承当量动载荷取、中较大者，所以计算轴承实际寿命温度系数 由机械设计基础表8-6可知载荷系数 由机械设计基础表8-7可知寿命指数 滚子轴承 轴承实际寿命 轴承预期寿命 因为 ，故所选择圆锥滚子轴承（型号30208）满足要求。（2）轴结构设计1）蜗杆轴径向尺寸确实定从图纸上联轴段开始逐步选择轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，故 。该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取；和轴承内径相配合，为便和轴承安装，取，选定轴承型号为30208，和蜗轮相配合，取蜗杆齿根圆直径，按标准直径系列，取；和轴承内径配合，和相同，故取；起定位作用，定位轴肩高度故，取。2）蜗杆轴轴向尺寸确实定联轴段取；轴肩段取；和轴承配合轴段长度，查轴承宽度为18mm；左轴承到蜗杆齿宽；蜗杆齿宽 即，取；蜗杆齿宽右面到右轴承间轴环和左面相同取；和右轴承配合轴段长度，查轴承宽度为18mm；轴总长为320mm。3）蜗轮轴轴上零件定位、固定和装配单级减速器中，可将蜗轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴固定，轴向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别一轴肩和套筒定位，轴向则采取过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，右面用轴端挡圈轴向固定，键联接作轴向固定。轴做成阶梯形，左轴承从左面装入，蜗轮、套筒、右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。4）蜗轮轴径向尺寸确实定从左轴承段和轴承内径相配合，为便和轴承安装取，选定轴承型号为30214开始逐步选择轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取；和蜗轮孔径相配合，取蜗轮内径，按标准直径系列，取； 和轴承内径配合，和相同，故取；联轴段；起定位作用，定位轴肩高度故取；5）蜗轮轴轴向尺寸确实定 左面和轴承配合轴段长度，查轴承宽度为；左轴承到蜗轮齿宽间套筒取；蜗轮齿宽，故取；蜗轮齿宽右面到右轴承间轴环和左面相同取；和右轴承配合轴段长度，查轴承宽度为24mm；右轴肩段，联轴段，故轴总长为280mm。6）蜗轮强度校核已知蜗轮切向力 蜗轮径向力 蜗轮轴向力 求水平面支反力： 水平面弯矩： 垂直面支反力，由,即 ，得 在铅垂方向上，由，即,得 垂直面弯矩 依据合成弯矩 得C截面左侧弯矩 C截面右侧弯矩 转矩T 当量弯矩 由当量弯矩图和轴结构图可知，C和D处全部有可能是危险截面，应分别计算其当量弯矩，此处可将轴钮切应力视为脉动循环，取，则C截面左侧当量弯矩 C截面右侧当量弯矩 所以C截面处当量弯矩在以上两数值中取较大者，即D截面弯矩 D截面合成弯矩 D截面当量弯矩 求危险截面处轴计算直径 许用应力，轴材料用45钢，由机械设计基础表7-1可知，C截面直径计算 D截面直径计算 经和结构设计图比较，C截面和D截面计算直径分别小于其结构设计确定直径，故轴强度足够。4、键连接设计计算（1）蜗杆联接键相关参数以下表：表4.蜗杆联接键选择和参数键选择和参数选择一般平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表11.27查得d=30mm时。应选择键 GB/T1096转 矩键长接触长度许用挤压应力校 核查机械设计基础表2-12键连接钢许用挤压应力为故满足要求（2） 蜗轮键选择和校核参数以下表：表5.蜗轮键选择及参数键选择和参数选择一般平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表11.27查得d=55时。应选择键 GB/T1096转 矩键长接触长度许用挤压应力校 核查机械设计基础表2-12键连接钢许用挤压应力为故满足要求（3） 蜗轮轴键选择和校核参数以下表：表6.蜗轮轴键选择及参数键选择和参数选择一般平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表11.27查得d=55时。应选择键 GB/T1096转 矩键长接触长度许用挤压应力校 核查机械设计基础表2-12键连接钢许用挤压应力为故满足要求三、箱体设计计算1、箱体构形式和材料采取下置剖分式蜗杆减速器（因为V=5m/s）铸造箱体，材料HT150。2、 箱体关键结构尺寸和关系以下表所表示：表7.箱体关键结构尺寸 名称 减速器型式及尺寸关系箱座壁厚 =11mm 箱盖壁厚1 1=10mm箱座凸缘厚度b1，箱盖凸缘厚度b，箱座底凸缘厚度b2 b=1.5=16mm b1=1.51=15mm b2=2.5=28mm地脚螺钉直径及数目 df=19mm n=6轴承旁联接螺栓直径 d1=14mm箱盖，箱座联接螺栓直径 d2=10mm 螺栓间距 150mm轴承端盖螺钉直径 d3=9mm 螺钉数目4检验孔盖螺钉直径 d4=6mmDf，d1，d2至外壁距离 df，d2至凸缘边缘距离 C1=26,20,16 C2=24,14轴承端盖外径 D1=80mm D2=125mm轴承旁联接螺栓距离 S=140mm轴承旁凸台半径 R1=16mm轴承旁凸台高度 依据轴承座外径和扳手空间要求由结构确定箱盖，箱座筋厚 m1=9mm m2=9mm蜗轮外圆和箱内壁间距离 12mm蜗轮轮毂端面和箱内壁距离 10mm四、螺栓等相关标准选择本部分含螺栓，螺母，螺钉选择垫圈，垫片选择，具体内容以下：1、螺栓，螺母，螺钉选择以下表所表示：表8.螺栓、螺母、螺钉尺寸考虑到减速器工作条件，后续箱体附件结构，和其它原因影响选择螺栓GB5782-86 M10*35 数量为3个 M12*100 数量为6个螺母GB6170-86 M10 数量为2个 M10 数量为6个螺钉GB5782-86 , M6*20 数量为2个 M8*25 数量为24个 M6*16 数量为12个*（参考装配图）M10*35M12*100M10M12M6*20M8*25M6*162、销，垫圈垫片选择表9.销、垫片选择选择销GB117-86，B8*30， 数量为2个选择垫圈GB93-87 数量为8个选择止动垫片 1个选择石棉橡胶垫片 2个选择08F调整垫片 4个*（参考装配图）GB117-86B8*30GB93-87止动垫片石棉橡胶垫片08F调整垫片相关其它标准件，常见件，专用件，详见后续装配图五、减速器结构和润滑概要说明在以上设计选择基础上，对该减速器结构，减速器箱体结构，轴承端盖结构尺寸，减速器润滑和密封，减速器附件作一简明叙述。1、减速器结构本课题所设计减速器，其基础结构设计是在参考装配图基础上完成，该项减速器关键由传动零件（蜗轮蜗杆），轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和隶属部件和润滑和密封装置等组成。箱体为剖分式结构，由I箱体和箱盖组成，其剖分面经过蜗轮传动轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采取圆锥销用于正确定位以确保和箱座在加工轴承孔和装配时相互位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检验齿轮啮合情况及润滑情况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来立即排放因发烧膨胀空气，以放高气压冲破隙缝密封而致使漏油；副标尺用于检验箱内油面高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有放汕螺塞；吊环螺栓用来提升箱体，而整台减速气提升得使用和箱座铸成一体吊钩；减速气用地脚螺栓固定在机架或地基上。（具体结构详见装配图）2、减速箱体结构该减速器箱体采取铸造剖分式结构形式 具体结构详见装配图六、减速器润滑和密封蜗轮传动部分采取润滑油，润滑油粘度为118cSt（100C）查表10.6机械设计课程设计指导书 润滑油118Cst轴承部分采取脂润滑，润滑脂牌号为ZL-2查表10.7设计课程设计指导书 润滑脂ZL-2七、减速器附件简明说明该减速器附件含窥视孔，窥视孔盖，排油孔和油盖，通气空，油标，吊环螺钉，吊耳和吊钩，起盖螺钉，其结构及装配详见装配图。附图一 减速器装配图附图二 蜗轮零件图附图三 蜗杆轴零件图